空间机械手臂的操作模式具有质量大、运动有死区、需安装桁架结构轨道、作业过程存在复杂的耦合动力学问题。研制小型化、具有可移动式检测功能的新型空间在轨服务机器人,具有重要的科学意义和研究价值。本文以空间仿壁虎机器人为研究对象,设计了空间机器人的仿生脚掌,增加了空间仿壁虎机器人对外界环境的适应性,进行了机器人的单腿运动学分析,并通过MATLAB仿真计算,验证了运动学正/逆解的正确性;设计了空间仿壁虎机器人控制系统,具备了姿态、测距、力传感器信号采集和机器人关节运动控制功能,具有实时性高、计算能力强、存储能力大以及小型化等特点,满足了空间仿壁虎机器人的设计要求;建立了空间仿壁虎机器人姿态调控的数学模型和算法,并对机器人的转动惯量以及外界扰动量进行了估算,采用悬挂方式模拟微重力实验,验证了空间仿壁虎机器人通过尾巴实现姿态调控的可行性;开展了仿壁虎脚掌的干粘附材料的性能测试,研究了空间仿壁虎机器人在碰撞过程中的动力学问题,开展了在多种情况下的碰撞实验,通过力传感器感知,采用力反馈柔顺控制,实现了空间仿壁虎机器人在目标面上的缓冲着陆碰撞和稳定粘附。